بازگرداندن بینایی موش‌ها با روش برنامه‌ریزی مجدد سلول‌

بازگرداندن بینایی موش‌ها با روش برنامه‌ریزی مجدد سلول‌

پژوهشگران با رویکرد برنامه‌ریزی مجدد سلول، بینایی ازدست‌رفته را به موش‌ها بازگرداندند و سرنخ‌هایی در زمینه‌ی معکوس کردن روند پیری پیدا کردند.

آیا سلول‌های پیر و آسیب‌دیده به یاد می‌آورند هنگام جوانی چگونه بوده‌اند؟ این پیشنهاد مطالعه‌ی جدیدی است که در آن دانشمندان نورون‌های چشم موش را دوباره برنامه‌ریزی کردند تا در برابر آسیب مقاوم شود و قابلیت رشد مجدد پس از آسیب را به دست آورد. این مطالعه نشان می‌دهد که نشانه‌های بارز پیری و احتمالا کلیدهای معکوس کردن روند آن، در اپی‌ژنوم قرار دارد که شامل پروتئین‌ها و ترکیبات دیگری است که به DNA متصل هستند و روی فعال یا غیرفعال شدن ژن‌ها اثر می‌گذارند. ماکسیمینا یون، متخصص زیست‌شناسی ترمیمی در دانشگاه فنی درسدن آلمان که در پژوهش جدید دخیل نبوده است، می‌گوید:

این ایده که سلول‌های پیر حافظه‌ی اپی‌ژنوم جوانی خود را ثبت می‌کنند، بسیار بحث‌برانگیز است. مطالعه‌ی جدید از این ایده حمایت می‌کند اما به هیچ عنوان آن را اثبات نمی‌کند. اگر پژوهشگران بتوانند نتایج را روی حیوانات دیگر تکرار کنند و مکانیسم آن را توضیح دهند، پژوهش آن‌ها می‌تواند به درمان‌های برای بیماری‌های چشمی وابسته به سن و موارد دیگر در انسان منجر شود.

عوامل اپی‌ژنتیکی روی متابولیسم و حساسیت ما در برابر بیماری‌های مختلف و حتی روی نحوه‌ی انتقال ترومای عاطفی به نسل‌های بعد اثر می‌گذارند. دیوید سینکلر، متخصص زیست‌شناسی مولکولی از دانشکده پزشکی هاروارد که مدت‌ها در جستجوی استراتژی‌های ضد پیری بوده، نشانه‌های پیری در اپی‌ژنوم را بررسی کرده است. او می‌گوید: «سؤال بزرگ این بود که آیا دکمه‌ی تنظیم مجددی وجود دارد؟ آیا سلول‌ها می‌دانند چگونه جوان‌تر و سالم‌تر شوند؟»

سینکلر و همکارانش در مطالعه‌ی جدید، تصمیم گرفتند با وارد کردن ژن‌های کدکننده‌ی فاکتورهای برنامه‌ریزی مجدد که بیان ژن (خواندن DNA برای ساخت پروتئین‌ها) را تنظیم می‌کنند، سلول‌ها را جوان‌سازی کنند. پژوهشگران سه مورد از چهار فاکتور برنامه‌ریزی مجدد را انتخاب کردند؛  دانشمندان بیش از ۱۰ سال از این فاکتورها برای تبدیل سلول‌های بالغ به سلول‌های پرتوان بنیادی القایی از آن‌ها استفاده می‌کنند و شبیه سلول‌های مراحل اولیه رویان هستند. قرار دادن حیوانات در معرض هر چهار فاکتور می‌تواند موجب تشکیل تومور شود.

پژوهشگران به‌طور خاص روی نورون‌های پشت چشم تمرکز کردند که سلول‌های گانگلیونی شبکیه نامیده می‌شود. این سلول‌ها با استفاده از ساختارهای طویل پیچک‌مانندی به نام آکسون، اطلاعات را از گیرنده‌های نوری حساس به نور به مغز منتقل می‌کنند. تفاوت آشکاری میان جوانی و پیری این سلول‌ها وجود دارد: موش تازه متولدشده یا موشی که در مراحل رویانی قرار دارد، در صورت قطع شدن عصب بینایی می‌تواند آن را بازسازی کند؛ اما این توانایی با گذشت زمان از بین می‌رود.

سینکلر و همکارانش برای آزمایش این موضوع که آیا درمان‌ می‌تواند قدری از این انعطاف‌پذیری را بازگرداند، اعصاب بینایی موش‌ها را با استفاده از پنس له کردند و ویروس بدون ضرری به چشم تزریق کردند که حامل ژن‌های کدکننده‌ی سه فاکتور برنامه‌ریزی مجدد بود. این تزریق مانع از مرگ برخی از سلول‌های گانگلیونی شبکیه آسیب‌دیده شد و حتی موجب شد آکسون‌های جدیدی در برخی از آن‌ها رشد کند و به پشت مغز برسد.

وقتی پژوهشگران الگوهای متیلاسیون (محل برچسب‌های شیمیایی روی DNA که گروه‌های متیل خوانده می‌شوند و بیان ژن را تنظیم می‌کنند) را مورد بررسی قرار دادند، متوجه شدند کتغییرات ناشی از آسیب شبیه تغییراتی بود که در سلول‌های موش‌های پیر دیده می‌شود. در بخش‌های خاصی از ژنوم، درمان این تغییرات را معکوس کرد.

پژوهشگران همچنین دریافتند که مزایای ژن‌های واردشده به توانایی سلول‌ها برای تغییر الگوهای متیلاسیون آن‌ها بستگی دارد: موش‌های فاقد آنزیم‌های خاصی که برای حذف گروه‌های متیل از DNA ضروری است، سودی از این درمان نبردند. لئونارد لوین، عصب‌شناس دانشگاه مک‌گیل در کانادا، می‌گوید: «این واقعا پژوهش خاصی است. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که چگونه فاکتورهای برنامه‌ریزی مجدد مشهور و به‌خوبی مطالعه‌شده، سلول‌ها را بازسازی می‌کنند. اما سؤالات بزرگی باقی می‌ماند: این فاکتورها چگونه موجب می‌شوند گروه‌های متیل حذف یا اضافه شوند؟ این فرایند چگونه به سلول‌های گانگلیونی شبکیه کمک می‌کند؟»

تیم سینکلر رویکرد خود را در موش‌های دچار وضعیتی شبیه گلوکوم (بیماری آب‌سیاه) آزمایش کرد که یکی از علل اصلی نابینایی مرتبط با سن در انسان‌ است. در گلوکوم، عصب بینایی اغلب بر اثر افزایش فشار درون چشم آسیب می‌بیند. سینکلر و گروهش دانه‌های ریزی درون چشم حیوانات تزریق کردند که مانع از تخلیه طبیعی مایعات شد و فشار درون چشم را افزایش داد و به سلول‌های گانگلیونی شبکیه آسیب رساند. چهار هفته بعد، حدت بینایی حیوانات حدود ۲۵ درصد کاهش پیدا کرده بود؛ این کاهش با آزمایشی اندازه‌گیری شد که در آن، موش‌ها سر خود را برای دنبال کردن حرکات میله‌ای عمودی روی صفحه‌ی نمایش کامپیوتر، حرکت می‌دهند. اما پس از درمان ژنتیکی، حیوانات تقریبا نیمی از حدت ازدست‌رفته را به دست آوردند و این آزمایش، اولین نمایش از احیای بینایی در موش پس از وارد آمدن آسیبی شبیه گلوکوم است.

البته لوین خاطر نشان می‌کند که میزان بهبود اندک بود و موش‌هایی که درمان شدند، در مراحل اولیه‌ی آسیب قرار داشتند نه در وضعیت تقریبا نابینایی یا نابینایی کاملی که وقتی گلوکوم برای سال‌ها تحت درمان قرار نمی‌گیرد در انسان پیش می‌آید. بنابراین هنوز خیلی زود است که بگوییم آیا این روش می‌تواند به کسانی که بیشتر بینایی خود را از دست داده‌اند، کمک کند. لوین می‌افزاید که در حال ‌حاضر درمان‌های بسیار خوبی برای درمان مراحل اولیه گلوکوم وجود دارد و از قطره‌های چشمی درمانی و جراحی برای کاهش فشار چشم استفاده می‌شود.

سینکلر و همکارانش در آخرین مجموعه از آزمایش‌های خود، ژن‌های کدکننده فاکتور برنامه‌ریزی مجدد را به چشم موش‌های سالم یک‌ساله‌ای تزریق کردند که تقریبا معادل میان‌سالی انسان است. در این مرحله، این حیوانات دارای نمره حدت بینایی حدود ۱۵ درصد پایین‌تر از همتایان ۵ ماهه‌ی خود بودند. چهار هفته پس از درمان، نمره حدت دید موش‌های مسن‌تر مانند موش‌های جوان‌تر بود. پژوهشگران در سلول‌های آن‌ها شاهد الگوهایی از متیلاسیون DNA و بیان ژن بودند که مشابه این الگوها در حیوانات جوان‌تر بود.

سینکلر می‌گوید در سه مجموعه آزمایش، به‌ نظر می‌رسید سلول‌ها با تنظیم دقیق بیان ژن خود برای مطابقت با وضعیت جوانی، به فاکتورهای برنامه‌ریزی مجدد پاسخ می‌دهند. وی این رفتار را به‌عنوان نشانه‌ای می‌داند که بیانگر آن است که سلول‌ها سابقه‌‎ی اپی‌ژنتیکی خود را حفظ می‌کنند؛ حتی اگر نحوه‌ی ذخیره‌ی این سابقه مشخص نباشد.

شرکت Life Biosciences که سینکلر از بنیان‌گذاران آن است، در حال ایجاد درمان‌هایی برای بیماری‌های مرتبط با پیری از جمله گلوکوم است و سینکلر قصد دارد ایمنی این رویکرد ژن‌درمانی را در جانوران بزرگ‌تر آزمایش کند.

یون می‌گوید تنظیم مجدد اپی‌ژنوم به‌عنوان استراتژی معکوس کردن روند پیری یا درمان بیماری، کار بسیار دشواری است. برنامه‌ریزی مجدد سلول‌ها و برگرداندن آن‌ها به وضعیت قبلی، خطر القای رشد کنترل‌نشده و سرطان را به همراه دارد. وی می‌گوید:

هنوز راه طولانی در پیش داریم و مطالعات آینده باید این موضوع را بررسی کنند که چگونه این سه فاکتور روی سلول‌ها و بافت‌های دیگر اثر می‌گذارند و لازم است نشان داده شود که سلول‌هایی که مجددا برنامه‌ریزی شده‌اند، حالت جوانی خود را برای مدت طولانی حفظ می‌کنند.

منبع sciencemag

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید